民用飞机空中最小操纵速度试验状态点研究

2018年18期科技创新与应用Technology Innovation and Application研究视界民用飞机空中最小操纵速度试验状态点研究张海妮，屈飞舟(中国飞行试验研究院，陕西西安710089)摘要:基于CCAR25部的要求及AC25-7C的建议，结合几型民用飞机的空中最小操纵速度(VM c a)试验经验，对VM ca试验中的高度、速度、重量、重心、舵面容差等试验状态进行了研究和总结，可为其他运输类飞机VM C A试验中的试验点状态矩阵设计提供参考。

关键词：民用飞机；空中最小操纵速度;试验状态点中图分类号:V217 文献标志码:A 文章编号= 2095-2945 (2018) 18-0059-02Abstract: Based on the requirements of CCAR25 department and the suggestion of AC25-7C, in combination with the experience of VMCA test for several types of civil aircraft, this paper studies and summarizes the test states of altitude, velocity, weight, center of gravity, rudder tolerance and so on in the VMCA test. It can be used as a reference for the design of test point state matrix in VMCA test of other transport aircraft.Keywords: civil aircraft; VMCA; test state point1概述空中最小操纵速度(V m c J是校正空速，在该速度，当临界 发动机突然停车时，能在该发动机继续停车情况下保持对飞 机的操纵，在相同的速度下维持坡度不大于5毅的直线飞行V m c a是民用飞机合格审定试飞最重要的科目之一。

起飞试验的目的是测定飞机飞行手册所需要的起飞性能参数，和验证所讨论的飞机型态满足于合格审定的性能要求，当要生产一种新飞机时，需要进行一个完整系列的起飞试验，确定起飞速度和距离、滚动加速度和制动加速度，抬前轮速率和最小离地速度等参数。

根据美国联邦航空局适航条例规定，凡装载二十人以上的民用飞机应按照联邦航空条例第25部（FAR25）验证其符合性。

其中B分部中直接涉及飞机飞行性能的条款13条，是飞机设计时考虑起飞、爬升、航行、进场和着陆必须遵守的安全标准。

而飞行手册是飞机一个重要软件组成部分、其中的性能数据就根据FAR25部有关飞行性能条款的规定和飞机飞行动力、发动机推力特性进行计算和编制的。

起飞性能符合性验证工作可理解为三个方面：（1）起飞性能原始参数的验证；（2）飞行手册中起飞性能的计算；（3）对起飞性能计算。

FAR25定义了各种起飞速度，讨论了加速-减速距离、起飞航迹和起飞距离。

给出了一些适用于起飞试验的速度和术语的定义是有益的，因为许多速度和术语关系到其它类型的性能和规章的论述，起飞性能原始参数是计算起飞性能所必须的原始特征数据。

这些参数一般要通过试飞确定或加以校核。

1.失速速度Vs：飞机最小安全速度，是飞机基本特征速度之一（其它还有VMU、VMCA、VMCG），它是决定飞机其它特征速度之一，这些特征速度为：VEF、V1、VR、VLOF、V2；而且是确定操稳特性试飞速度范围的基准速度。

因此，在试飞的早期就要进行失速速度的试飞，仅次于空速校正试飞。

飞机手册中给出飞机各种构型和重量下的Vs值，以便直接提醒飞行人员飞行时速度不小于该值。

另外Vs还是起飞等各阶段速度的参考值。

根据FAR25.201失速演示规定：(a)必须在直线飞行和30°坡度转变中演示失速：给出了失速速度的定义以及确定失速速度时对飞机状态的要求，包括：推力、起落架位置、襟翼位置、重量、重心。

试飞时，一般说来前重心为不利位置，这主要是此时需要平尾产生比后重心时更大的上仰力矩，平尾产生的负升力较大，因而此时的失速速度更大，但是为了确定重心对失速速度的影响程度，还是有必要适当进行一些后重心的失速速度。

民用运输类飞机最小离地速度试飞风险控制对于民用运输类飞机，最小离地速度是制定飞机起飞特征速度的关键，是保障飞机安全起飞离地的基础速度，必须通过飞行试验确定飞机的最小离地速度，并演示飞机在该速度下能够安全地起飞离地。

由于进行最小离地速度试验时，飞机是在一种大迎角状态下起飞，加之地面效应的影响，飞机离地后极易触发失速告警，甚至进入失速状态。

对于受几何结构限制的飞机，在地面保持大姿态滑跑时，由于规章有擦地时间的要求，因此对试飞员的驾驶技术要求极高，一旦操作不当，可能造成飞机结构的损伤。

文章研究了最小离地速度试飞的风险点，制定了飞机结构保护措施和试飞驾驶技术，在研的运输类飞机最小离地速度合格审定飞行试验可参考使用。

标签：最小离地速度；尾橇；风险控制；试飞驾驶Abstract：For the civil transport aircraft，the minimum unstick speed （Vmu）is the key to determining the take-off characteristic velocity and the basic speed for the safe take-off of the aircraft. The minimum unstick speed of the aircraft must be determined through flight tests，and demonstrates that the plane can safely take off from the ground at this speed. Due to the fact that the aircraft takes off at a high angle of attack and the impact of ground effect，it is easy to trigger the stall alarm and even enter the stall state when the Vmu test is carried out. For the aircraft restricted by geometric structure，when the plane glides in a large attitude on the ground，the rules and regulations require the time to wipe the ground，so the driving technology of the test pilot is very high；once the operation is improper，it may cause damage to the aircraft structure. In this paper，the risk point of the flight test at the minimum unstick speed is studied，and the structure protection measures and flight test technology of the aircraft are established，which can be used for reference in the approved flight test of the transport aircraft at the minimum unstick speed.Keywords：minimum unstick speed （Vmu）；tail skid；risk control；flight test pilot technique1 概述最小离地速度是指飞机不呈现任何危险特性，能够安全离地并且继续起飞的最小速度，是运输类飞机在最大可用迎角条件下安全起飞可达到的最低速度[1]。

备工作，而后用自制的模拟件进行模拟测试，历时20多天，春节期间仍坚持工作，终于，确定出了最终的试验方案，在规定时间内一次成功，完成了导弹的可靠性鉴定试验，他们的技术因此得到了研制单位的首肯和赞许。

成功来之于扎实的基础工作，尤其是综合评价更是体现了积累的功力。

一个完备的数据库是综合评价的有力支撑，为了掌握大量数据，他们不仅收集自己掌握的实测数据，还不遗余力走出去寻求空军的支持，获得飞行实测数据，也向相关单位收集相关数据，一个覆盖机型最全和行业内最大的数据库由此建立起来！有了数据支持，他们敢于共用一个平台通过有限数据预测确定无限状态，也可以在发展不同平台上通过基数新研设备确定另一个平台的预测载荷……引言地面最小操纵速度（V MC G ）是确定飞机起飞决断速度（V 1）等特征速度的前提。

进行V MC G 试飞时，若临界发动机停车飞机速度太大容易造成前轮离地甚至起飞；飞机速度太小则容易造成飞机偏离跑道中心线，甚至偏离冲出跑道，由于飞机滑跑和临界发动机停车后这段时间内飞机的增速很快，这对飞行机组提出了较高操纵要求。

此外大气条件、飞机气动特性、试飞员反应延迟等因素对飞机V MCG 都有不同程度的影响，故V MCG 试飞是型号鉴定试飞中风险较高的科目。

为提高军用航空器安全水平，国内军机研制过程中引入了适航理念。

军机适航理念的引入对新研军机型号的验证试飞和已有军机型号的补充验证试飞提出了新的要求，这就需要对比分析国军标和民用飞机适航要求之间的差异，重新制定试飞科目的试飞计划。

为了在保证安全的前提下进行V MC G 试验试飞，有必要对军民标准中V MCG 试飞要求、原理、影响因素等方面进行对比分析，结合已有型号试飞经验，为军用飞机V MCG 试飞提供合适的试飞方法及试验程序。

1相关标准要求和理解1.1GJB 34–1985《有人驾驶飞机（固定翼）飞行性能和图表资料》对V MCG 要求及其理解GJB 34–1985对V MC G 的要求：飞机在起飞滑跑飞机地面最小操纵速度要求浅析金镭刘友丹（中航工业综合技术研究所，北京100028）[摘要]对比分析了不同标准中地面最小操纵速度的要求、原理及其影响因素，初步给出军机地面最小操纵速度试飞建议，为军机鉴定试飞提供参考和依据。

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张海妮 成婷婷
中国飞行试验研究院
空中最小操纵速度（VMCA）向目标状态的换算是空中最小操纵速度试飞中至关重要的环节。

本文根据部的要求，对空中最小操纵速度试飞状态控制进行了分析，基于理论基础，给出了一种将试验状态下的
目标高度、温度条件下的方法，可为按
由公式（9）可知，当飞机处于稳定直线飞行状态时，
为一发不工作产生的不对称净拉力；
机的中心线到发动机拉力的距离；0ρ为海平面标准大气密度；
为机翼面积；为机翼翼展。

令
由于VMCA通常是在低空确定，忽略压缩性影响，可认为上式中的当量空速与校准空速相等，因此，试验日和标。

最小操纵速度飞行试验技术研究刘瑜;王海维;柳勇【摘要】概述了非对称推力情况下飞机的力学原理和产生的影响,通过学习GJB 185-86和CCAR25-7A相关条款,对最小操纵速度试验的相关概念、限制条件和要求进行了总结.结合实践知识和多个飞行员飞行后评述,总结了静态空中最小操纵速度、动态空中最小操纵速度和地面最小操纵速度飞行试验技术,并通过在BEECH飞机和B737-200模拟器上进行飞行体验验证了试验方法的正确性.%Mechanics theory and effect on the plane were compendiously depicted in dissymmetrical thrust condition. The conception of the minimum control speed test , the limited condition and the requirements were summarized after study the GJB 185-86' s and the CCAR25-7A' s related items. The flight test technology of the static air minimum control speed( VMCA) , the dynamic air minimum control speed( VMCA) and the ground minimum control speed(VMCA) were summarized based on related knowledge and the pilots' comments after flight. Finally, the validity of the flight test method is certificated after experience on the BEECH plane and B737-200 simulator【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)003【总页数】5页(P607-610,624)【关键词】非对称推力;静态空中最小操纵速度;动态空中最小操纵速度;地面最小操纵速度【作者】刘瑜;王海维;柳勇【作者单位】中国飞行试验研究院飞机所,西安710089;西飞集团公司技术中心,西安710089;中国飞行试验研究院飞机所,西安710089【正文语种】中文【中图分类】V217.3目前，无论是军用飞机还是民用飞机，都有好多机型是多发飞机。

民用飞机俯仰操纵特性控制律设计研究2.航空工业第一飞机设计研究院西安 710089摘要:由于CCAR25 B分布中对飞机俯仰操纵特性的要求基本是从飞行验证角度提出的最低安全性要求，没有具体指标要求，从而导致在民机研发过程中这些规定很难指导具体的飞控控制律设计。

本论文将适航对飞机俯仰操纵特性定性要求定量化，作为具体控制律设计需求，然后针对某民机的本体俯仰操纵特性评估结果提出相应的改善其俯仰操纵特性的控制律设计方法，经过驾驶杆位移整型和电子配重功能最终保证飞机满意的俯仰操纵特性以满足适航要求。

关键词：CCAR25；俯仰操纵特性；杆位移整型；电子配重中图分类号：V249.1 文献标识码：A1.引言俯仰操纵特性作为飞机一个重要的飞行品质指标，除了可以通过飞机总体布局保证，还可以通过控制律设计来优化其性能[9]。

然而，相比较为健全的军用飞机飞行品质标准体系,比如GJB2874-97，目前民机飞行品质要求主要来自CCAR 25 B 分布，但是这些要求基本是从飞行验证角度提出的最低安全性要求，大部分都是定性描述,需要通过工程模拟器或者飞行试验基于HQRM 飞行员打分来做验证。

所以基于民机研发流程，以需求驱动设计的理念[1-2]，这就导致适航标准很难具体指导控制律设计[6]。

某新型民用飞机采用电传操纵系统，在设计中发现，本体飞机在后重心出现杆力过载梯度和极限过载对应的俯仰操纵力偏小的问题，本论文通过对适航条款B分布俯仰操纵特性和失配平条款解读，并分析出具体的设计指标从而提出相应的控制律设计需求，然后进行控制律方案设计，最后通过仿真评估验证，最终提高飞机的俯仰操纵特性。

1.适航条款解读分析与分解飞机俯仰操纵特性的好坏常用杆力和杆位移特性表征，其中杆力过载梯度也是衡量飞机做机动飞行时杆力特性好坏的一个重要指标。

对于飞机俯仰操纵特性主要在CCAR 25中143条款和 255条款以及AC25-7C中飞机机动特性中阐述。

运输类飞机最小离地速度试飞设计与风险控制屈飞舟;刘静【摘要】最小离地速度是民用运输类飞机制定起飞特征速度的关键.最小离地速度试飞是民用运输类飞机最大性能起飞的试验机动,是在地面效应影响下的飞机低速大迎角试飞科目,试验难度大、风险高,对试飞技术、试飞组织和试飞驾驶技术要求很高.目前国内仅有新支线飞机按照民用航空规章进行了相关试验.研究了民用运输类飞机最小离地速度试飞的类型和理论,对运输类飞机最小离地速度试飞中的关键技术和风险控制方法进行了深入研究,可供所有类型运输类飞机最小离地速度试飞借鉴使用.【期刊名称】《航空科学技术》【年(卷),期】2019(030)001【总页数】7页(P44-50)【关键词】最小离地速度;试飞方案;尾橇;适航;风险控制【作者】屈飞舟;刘静【作者单位】中国飞行试验研究院,陕西西安 710089;中国飞行试验研究院,陕西西安 710089【正文语种】中文【中图分类】V217.3最小离地速度（VMU）是民用运输类飞机制定起飞速度和保障飞机安全起飞的的关键速度，新研制的飞机必须按照适航规章的要求进行最小离地速度试飞。

在军用运输类飞机飞行试验中引入适航管理理念，需要进行最小离地速度试飞，而最小离地速度是飞机在大迎角状态下离地获得的，试飞风险高，难度大，试飞员将其比喻为“刮胡刀刮脸”，飞机上安装的尾橇系统就是“刮胡刀”，跑道就是“脸”，国际上能玩好这把刮胡刀的试飞员不超过10 个。

最小离地速度试飞方案如何设计、风险如何控制就成了试验能否成功的关键研究点。

1 最小离地速度试飞类型最小离地速度试飞中，飞机加速到特定速度时，试飞员拉杆使飞机抬头，飞机保持最大迎角状态直至离地起飞。

飞机最小离地速度的试飞类型与飞机的几何特性、失速特性和升降舵操纵效能相关。

图1给出了飞机升力系数CL随迎角α变化的典型曲线。

图中θ为俯仰角。

若飞机抬前轮后，可以达到图1中1点的升力系数，而飞机尾部还没有接地，飞机迎角不能再继续增大，否则飞机还未离地就已经失速。

浅谈空中最小操纵速度与试飞技术摘要：对空中最小操纵速度相关规章要求进行了解读，在自己理解的基础上，分析了影响空中最小操纵速度的主要因素，对确定空中最小操纵速度的试飞方法、风险分析和安全措施进行了总结和归纳，并结合自己在某型飞机上的试飞结果和个人感受，可对同一系列的其他飞机提供参考。

关键词：空中最小操纵速度试飞技术1 条款要求和理解CCAR-25-R4.149对空中最小操纵速度V MCA的要求为：(b) V MC，空中最小操纵速度 V MC是校正空速，在该速度，当临界发动机突然停车时，能在该发动机继续停车情况下保持对飞机的操纵，并维持坡度不大于5°的直线飞行。

(c) 在下列条件下，V MC不得超过1.13V SR：(1) 发动机处于最大可用起飞功率(推力)状态；(2) 重心在最不利的位置；(3) 飞机按起飞状态配平；(4) 海平面最大起飞重量(或验证V MC所需的任何较小的重量)；§25.149（b）、（c）和（d）对空中最小操纵速度V MCA提出了具体的要求，这些要求包括两个方面：(a) 静态值：使用不超过5°滚转角就可以保持直线飞行的最小速度；(b) 动态演示：在上述静态值下临界发动机失效后的动态过程中，飞机航向变化不超过20°，并且飞机不出现任何危险的姿态或要求特殊的驾驶技巧、机敏或体力。

§25.149（f）、（g）和（h）对全发工作着陆进场期间的最小操纵速度V MCL和两台发动机不工作情况期间的最小操纵速度V MCL-2提出了要求，这些要求除静态值和动态演示两个方面要求之外，还对该状态下飞机横向操纵能力提出了要求。

2 影响因素分析2.1 飞机重量与滚转角规章要求，确定最小操纵速度时要求滚转角不大于5°。

通常情况下，在飞行试验中，确定V MCA时滚转角通常在背离失效发动机方向3°～5°之间。

图1为在某四发飞机上进行的重量和滚转角对V MCA影响的研究结果，从图中可以看出:(a)在同样重量情况下，随飞机向背离失效发动机方向滚转角角度的增加，能够保持直线飞行的速度减小；(b)在保持同样滚转角情况下，随飞机重量增加，能够保持直线飞行的速度越小；(c)在机翼水平情况下，飞机保持直线飞行所需速度不受飞机重量影响；(d)该飞机空中最小操纵速度受失速速度限制。